《电子琴设计报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子琴设计报告（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、. . . 工程设计报告电子琴设计信息工程学院二系一队王飞五 3242008001晓辰 3242008003笑添 3242008011 2011年3月6日摘要:本文介绍了简易电子琴的设计,它通过软硬件结合实现.硬件系统是以51系列单片机AT89C51为主控制器，并附有矩阵键盘、扬声器等.软件设计则采用C语言编写程序实现. 它能播放系统设置的相应音符,并能完成一首军歌的播放,还具有示音的功能. 设计得简易电子琴有在硬件软件都有其优点,在硬件方面电路简单,竟以单片机为核心并附加简单的外围电路,在实现时有很大的可信性,而在软件方面C语言编写的程序功能完善，控制系统可靠. 本系统在运行方面稳定,我们为
2、电路设计的电源用变压器将220V交流电转化为9V的直流电再通过7805得到5V的直流为整个电路提供稳定的电源.Abstract: This article introduced the simple electric pianos design, it realizes through the software and hardware union. The hardware system is by 51 series monolithic integrated circuit AT89C51 primarily controller, and attaches the matrix key
3、board, the speaker and so on. The software design uses the C language write program to realize. It can broadcast the system establishment the corresponding note, and can complete a military song the broadcast, but also has shows the sound the function. Designs the simple electric piano to have in th
4、e hardware software has its merit, is simple in the hardware aspect electric circuit, unexpectedly and attaches the simple peripheral circuit take the monolithic integrated circuit as the core, when realization has the very big credibility, but is perfect in the software aspect C language compilatio
5、ns program function, the control system is reliable. This system is stable in the movement aspect, we change into for circuit designs power source with the transformer the 220V exchange phonograph 9V the direct current through 7805 to obtain the 5V cocurrent to provide again for the entire electric
6、circuit the stable power source. 关键词:电子琴；单片机；C语言.一 功能与性能指标单片微型计算机是大规模集成电路技术发展的产物，属第四代电子计算机，它具有高性能、高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠、应用广泛的特点，并具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性。它的应用必定导致传统的控制技术从根本上发生变革.电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物，是一种新型的键盘乐器。它在现代音乐扮演着重要的角色，已经溶入现代人们的生活中，成为不可替代的一部分。本文的主要容是用AT89S51单片机为核心控制元件，设计一个电子琴,它是以单片机作为主控核心，与键盘、扬声器等模块组成核心主
7、控制模块. 采用单片机电路设计，基于51系列单片机AT89C52设计一款简易的电子琴，采用八音键盘，鉴于传统电子琴可以用键盘上的“1”到“8”键演奏从So到DO等8个音，从而可以用来弹奏喜欢的乐曲。主要功能（1）这是一个简易的八音符电子琴，它可通用键盘上的“1”到“8”键演奏从So到DO等8个音。（2）具有自动播放功能，可以播放祝你生日快乐纯音乐和低So到高DO等16个音串曲。（3）预留功能拓展接入点，例如，接入电位器可实现调整音量大小的功能。二 设计方案与比较结论1.主要工作原理电子琴的系统流程图 模块初始化 结束是否有复位键扫描键盘 延时军歌播放音调播放开始电子琴的工作原理音乐产生原理与硬
8、件设计由于一首音乐是许多不同的音阶组成的，而每个音阶对应着不同的频率，这样我们就可以利用不同的频率的组合，即可构成我们所想要的音乐了，当然对于单片机来产生不同的频率非常方便，我们可以利用单片机的定时/计数器来产生这样方波频率信号。本次设计中单片机晶振为12MHZ，那么定时器的计数周期为1MHZ，假如选择工作方式1，那T值便为T= 216-5105/相应的频率，那么根据不同的频率计算出应该赋给定时器的计数值.系统总框图AT89C521单片机 复位电路模块电源模块蜂鸣器模块键盘模块数码管模块本电子琴系统以AT89C51 单片机单片机为系统核心，配合24矩阵键盘模块和蜂鸣器模块4部分组成，很好地实现
9、了电子琴的弹奏，乐曲的播放功能。2.各结构部分方案比较与结论控制模块方案选择方案一：用可控硅制作电子琴。将220V交流电经变压器降压，再经过整流、滤波，获得+13.5V直流电压。将单向可控硅SCR和电阻、电容组成驰振荡器电路。但该设计方案制作成本高且复杂。方案二：采用AT89C51单片机进行控制，在我校实验室有存货且是日常实验常用单片机，组员对其工作原理已经有了较全面的理解，比较容易上手。方案三：采用AT89S52单片机进行控制，满足了本作品智能化的要求，它的部程序存储空间达到8K，使软件设计有足够的部使用空间并且方便日后系统升级，使用方便，抗干扰性能提高。选择方案：鉴于上述对比与分析，结合本
10、小组成员基础能力,本设计采用方案二 .定时/计数延时方法选择声音的频谱围约在几十到几千赫兹，若能利用程序来控制单片机某个口线不断的输出“高”“低”电平，则在该口线上就能产生一定频率的方波，将该方波接上喇叭就能发出一定频率的声音，若再利用程序控制“高”“低”电平的持续时间，就能改变输出波形的频率，从而改变音调。高中低音符与单片机计数T0相关的计数值如下表所示 音符 频率（HZ）简谱码（T值） 音符 频率（HZ）简谱码（T值） 低1 DO 262 63628 # 4 FA# 740 64860 #1 DO# 277 63731 中 5 SO 784 64898 低2 RE 294 63835 #
11、5 SO# 831 64934 #2 RE# 311 63928 中 6 LA 880 64968 低 3 M 330 64021 # 6 932 64994 低 4 FA 349 64103 中 7 SI 988 65030 # 4 FA# 370 64185 高 1 DO 1046 65058 低 5 SO 392 64260 # 1 DO# 1109 65085 # 5 SO# 415 64331 高 2 RE 1175 65110 低 6 LA 440 64400 # 2 RE# 1245 65134 # 6 466 64463 高 3 M 1318 65157 低 7 SI 494
12、64524 高 4 FA 1397 65178 中 1 DO 523 64580 # 4 FA# 1480 65198 # 1 DO# 554 64633 高 5 SO 1568 65217 中 2 RE 587 64684 # 5 SO# 1661 65235 # 2 RE# 622 64732 高 6 LA 1760 65252 中 3 M 659 64777 # 6 1865 65268 中 4 FA 698 64820 高 7 SI 1967 65283 乐曲中，每一音符对应着确定的频率，表1给出C调时各音符频率。如果单片机某个口线输出“高”“低”电平的频率和某个音符的频率一样，那么将
13、此口线接上喇叭就可以发出此音符的声音。本系统就是根据此原理设计，对于AT89C2051单片机来说要产生一定频率的方波大致是先将某口线输出高电平然后延时一段时间再输出低电平，如此循环的输出就会产生一定频率的方波，通过改变延时的时间就可以改变输出方波的频率，而单片机延时主要有两种方法：第一种方法是使用循环语句来实现延时，让单片机循环的执行某条指令然后根据单片机每条指令运行的时间以与循环的次数来计算延时时间。如下所示：在上面的延时程序中可以看出：DJNZ指令执行时间为2个机器周期，MOV指令执行时间为1个机器周期，对于单片机的晶振频率为12MHz时机器周期为1s。因此可以根据这些指令的执行时间和每条
14、指令的循环次数计算出以上的延时程序延时时间大约为50ms。但这种方法的计算的延时时间不是很准确并且为达到一定的延时时间先必须进行很复杂的运算。所以在延时时间要求不严格的时候才采用这种方法。但对于电子琴电路由于每个音符的频率值要求比较严格，变化围不能太大，因此产生方波的频率也要求比较严格，不能采用延时程序来产生此方波。第二种方法是使用单片机的定时计数器延时。AT89C2051单片机部有两个16位的定时计数器T0和T1，单片机的定时计数器实际上是个计数装置它既可以对单片机的部晶振驱动时钟计数也可以对外部输入的脉冲计数，对部晶振计数时称为定时器，对外部时钟计数时称为计数器。当对单片机的部晶振驱动时钟
15、计数时，每个机器周期定时计数器的计数值就加1，当计数值达到计数最大值时计数完毕并通知单片机的CPU；对外部输入的时钟信号计数时，外部时钟的每个时钟上升沿定时计数器的计数值就加1，当计数值达到计数最大值时计数完毕并通知单片机的CPU。因此，如果知道单片机的机器周期或者外部输入时钟信号的周期，单片机就可以根据定时器的计数值计算出定时的时间。用此方法定时十分准确，想得到多大的延时时间就可以给定时器赋一定的计数初值，定时器从预先设置的计数初值开始不断增1当增加到计数最大值时计数完毕，调整计数初值的大小就可以调整定时器定时的时间，从而达到准确的延时。结论：本系统中就采用第二种方法通过定时/计数器延时。电源模块方案选择方案一：用变压器将220V交流电转化为9V的交流电再通过电桥和7805到5V的直流为整个电路提供稳定的电源.方案二：采用干电池供电。方案三：采用实验室配备直流稳压电源进行供电。方案比较： 方案二采用电池
